Décembre 2011 - InfoTerreinfoterre.brgm.fr/rapports/RP-60610-FR.pdf · 2011) 21 ans (1990-2011) < NS 4.78 Minimum instantané 1999 (24/11/1999) 4.64 Moyenne mensuelle interannuelle

Rapport d’expertise :

Analyse critique des seuils sécheresse pour les eaux souterraines, La Réunion

BRGM/RP-60610-FR Décembre 2011

Cadre de l’expertise :

Appuis aux administrations ❑ Appuis à la police de l’eau x

Date de réalisation de l’expertise : 11/2011

Localisation géographique du sujet de l’expertise : La Réunion

Auteurs BRGM : Jérôme Perrin, Arnaud Wuilleumier

Demandeur : DEAL de La Réunion


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L’original du rapport muni des signatures des Vérificateurs et Approbateurs est disponible aux Archives du BRGM.

Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2008.

Ce rapport est le produit d’une expertise institutionnelle qui engage la responsabilité civile du BRGM.

Ce document a été vérifié et approuvé par :

Approbateur :

Nom : S. BES DE BERC Date : 24/01/2012

Vérificateur :

Nom : V. PETIT Date : 18/01/2012

Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2008.

Mots clés : expertise – appuis à la police de l’eau – seuils sécheresse – La Réunion – eaux souterraines

En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

J. Perrin, A. Wuilleumier (2011) – Analyse critique des seuils sécheresse pour les eaux souterraines, La Réunion. Rapport BRGM/RP-60610-FR.

© BRGM, 2011, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.


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Synthèse

Contexte :

Date de la formulation de la demande d’expertise au BRGM : 27/09/2011

Demandeur : DEAL de la Réunion

Nature de l’expertise / question posée : Analyse critique des seuils sécheresse pour les eaux souterraines tels que définis par l’arrêté cadre du 23 octobre 2006

Situation du sujet (commune, lieu-dit et adresse) : La Réunion

Nature de l’intervention du BRGM (examen sur documents, visite de terrain en présence de qui à quelle date) : Examen sur documents, Bibliographie

Dossier examiné :

Examen de la note sur l’élaboration des seuils sécheresse de l’Office de l’Eau de la Réunion du 27/06/2011.

Recommandations du BRGM :

Sur la base de la note de l’Office de l’Eau sur l’élaboration des seuils sécheresse de juin 2011 et des considérations méthodologiques sur la mise en place d’indicateurs piézométriques, le BRGM estime que les seuils sécheresse pour les eaux souterraines tels que définis par l’arrêté cadre du 23 octobre 2006 nécessiteraient d’être révisés sur les points suivants :

Sélection des piézomètres

Le choix des piézomètres doit inclure à la fois des critères : 1) de qualité de la chronique piézométrique, 2) de représentativité d’un point de vue hydrogéologique et 3) de pérennité.

La détermination du nombre de piézomètres nécessaires par masse d’eau dépend de critères hydrogéologiques (p.ex. compartimentation de l’aquifère) et peut être testé par une analyse statistique (corrélogrammes croisés). Pour les masses d’eau vulnérables à la salinisation (présence d’un biseau salé), il est recommandé d’inclure dans le réseau piézométrique des points de mesure de la conductivité électrique en aval des captages stratégiques.

Détermination des seuils sécheresse

Il semble intéressant, en préalable à la révision des seuils et du choix de la méthode adoptée, de mener – si cela n’a pas déjà été réalisé – un retour d’expérience sur la période 2006-2011 de l’utilisation des indicateurs existants. En effet, la méthode actuelle basée sur une approche empirique peut s’avérer satisfaisante si elle a bien fonctionné depuis sa mise en application.

Si ce n’est pas le cas, la définition des seuils selon l’approche statistique proposée par l’Office de l’Eau semble pertinente pour autant que la qualité statistique des chroniques piézométriques le permette.


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Une réflexion sur les contraintes existantes sur les masses d’eau (écoulement de base des cours d’eau, biseau salé, prélèvements) devrait être menée conjointement à la détermination des seuils. Cela permettrait de fixer les seuils sur des critères explicites de gestion de la ressource.

La détermination du seuil de vigilance sur la base des normales saisonnières pourrait mériter révision car cela conduit statistiquement à déclencher l’état de vigilance une année sur deux.

La variable de comparaison recommandée est la valeur médiane décadaire.

Critères de déclenchement

La problématique du critère de déclenchement est liée à celle de l’inertie des nappes. En conséquence, on peut envisager des critères de déclenchement différents selon l’inertie du système : plus la réactivité est importante et plus il peut s’avérer nécessaire de confirmer le dépassement du seuil sur une période plus longue.

Le choix du critère de déclenchement peut le cas échéant s’appuyer sur une approche empirique qui doit tenir compte de l’état des ressources en eau souterraine et de la sévérité des restrictions d’usage mises en œuvre.


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Sommaire

1. Contexte de l’expertise ............................................................................................ 6

2. Documents consultés .............................................................................................. 6

3. Seuils sécheresse et propositions de l’Office de l’Eau ........................................ 7

3.1 ARRETE CADRE DU 23 OCTOBRE 2006 ......................................................... 7

3.2 DIAGNOSTIC DE L'OFFICE DE L'EAU .............................................................. 7

3.3 PROPOSITIONS DE L'OFFICE DE L'EAU ......................................................... 8

4. Avis du BRGM .......................................................................................................... 9

4.1 CHOIX DES PIEZOMETRES .............................................................................. 9

4.2 DEFINITION DES SEUILS SECHERESSE ...................................................... 10

4.3 DECLENCHEMENT DE L’ALERTE SECHERESSE ......................................... 12

5. Conclusions ............................................................................................................ 12

6. Bibliographie .......................................................................................................... 14

7. Annexes ………………………………………………………………………………….15


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1. Contexte de l’expertise

La DEAL de la Réunion sollicite le BRGM pour une analyse critique des seuils sécheresse pour les eaux souterraines de l’arrêté du 23 octobre 2006 sur la base de la note de l’Office de l’Eau de la réunion du 27/06/2011. Le cas échéant, si les éléments de réflexion concluent à la nécessité de revoir les seuils sécheresse fixés dans l’arrêté, le BRGM pourra proposer une convention d’étude permettant d’aboutir à :

• Une proposition de liste des stations d’observations adaptées à une zone influencée par des forages ;

• La définition des variables de comparaison retenues ;

• Des valeurs seuils pertinentes ;

• Une proposition de modalités d’activations des niveaux d’alerte.

Cette étude portera sur les trois niveaux d’alerte suivants :

• Niveau 1 - vigilance ou pré-crise ;

• Niveau 2 - crise avérée ;

• Niveau 3 - crise grave.

2. Documents consultés

- note sur l’élaboration des seuils sécheresse de l’Office de l’Eau de la Réunion du 27/06/2011.

- note technique proposition de définition « d’indicateurs sécheresse », exemple des nappes stratégiques du Gol et de Saint-Denis, 16 mars 2006.

- relevé de décisions réunion de travail « Indicateurs sécheresse » du 23 mars 2006.

- relevé de décisions réunion de travail « Indicateurs sécheresse » du 13 avril 2006.

-note technique « proposition « d’indicateurs sécheresse » pour les nappes stratégiques de la Réunion », 20 avril 2006.

- note synthétique « Sites de référence des indicateurs de ressources en eau de la Réunion, Office de l’Eau de la Réunion », Août 2006.


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3. Seuils sécheresse et propositions de l’Office de l’Eau

3.1 ARRETE CADRE DU 23 OCTOBRE 2006

Les valeurs des seuils sécheresse pour les eaux souterraines inscrites dans l’arrêté cadre du 23 octobre 2006 sont retranscrites dans la note technique présentée par l’Office de l’Eau de la Réunion aux services de la DAF le 20 avril 2006. Sur les 12 nappes stratégiques, 7 possèdent un ou plusieurs piézomètres de référence pour lesquels des indicateurs sécheresse sont définis selon les critères suivants :

-pour l’état de vigilance : les niveaux piézométriques sont inférieurs aux normales saisonnières (médiane mensuelle interannuelle) (Tableau 1). Ces valeurs normales doivent être revues chaque année jusqu’à ce que la chronique soit suffisamment longue (30 ans).

-pour les niveaux de crise et de crise grave : les niveaux piézométriques sont inférieurs aux moyennes mensuelles en période d’étiage calculées pour des années de référence (1992, 1993, 1998, 1999, 2000, 2001 en fonction des piézomètres retenus, Tableau 1).

REGION AQUIFERECode BSS - SITE D'OBSERVATION

Durée chronique continue

Durée chronique

instantanée

Seuil V en m NGR

Nord Saint-Denis12264X0218 S1 Champ Fleury

10 ans (2001-2011)

23 ans (1988-2011) < NS 4.30

Moyenne mensuelle interannuelle minimmale

(décembre 1992)

Plaine des Palmistes 12292X0041 S1 Petite Plaine

18 ans (1993-2011)

18 ans (1993-2011)

< NS 1103.84 Moyenne mensuelle décembre 2001

Plaine du Mât12273X0009 P14 Champ Borne n°2

21 ans (1990-2011)

21 ans (1990-2011) < NS 9.48


(décembre 1992)

Plaine des Galets(nappe supérieure)

12262X0172 P1-2A Stade

14 ans (1997-2011)

21 ans (1990-2011) < NS 38.83

Moyenne mensuelle

décembre 200138.12

Moyenne des mesures instantanées du 04/02/1993 au

02/04/1993

Plaine des Galets(nappe moyenne)

12262X0173 P2-B Sacré Coeur

14 ans (1997-2011)

21 ans (1990-2011) < NS 4.78

Minimum instantané 1999

(24/11/1999)4.64


(décembre 2001)

Plaine des Galets(nappe inférieure)

12262X0174 P3 Sacré Coeur

13 ans (1998-2011)

21 ans (1990-2011) < NS 2.22

Moyenne mensuelle

décembre 19992.20

Moyenne mensuelle de l'étiage 2000 (valeur erronée,

recalculée 2.22 m NGR)

Plaine de Saint-Paul12262X0176 SP1 Tour des Roches

19 ans (1992-2011)

20 ans (1991-2011) < NS 2.21

Moyenne mensuelle

septembre 19922.16


(décembre 2001)

Plaine du Gol12287X0056 PIB4 n°3

25 ans (1986-2011)

26 ans (1985-2011) < NS 4.05

Moyenne mensuelle

décembre 19923.90

Moyenne mensuelle décembre 1998

Nappe des Cocos12288X0047 PIB2

26 ans (1985-2011)

26 ans (1985-2011) < NS 5.29


(décembre 2001)

Sud

NAPPES STRATEGIQUES

Seuil C en m NGR Seuil CG en m NGR

Est

Ouest

Tableau 1 : Indicateurs piézométriques retenus pour les seuils sécheresse (Note de l’Office de l’Eau du 27/06/2011).

3.2 DIAGNOSTIC DE L'OFFICE DE L'EAU

Dans sa note de juin 2011, objet de la présente expertise, l’Office de l’Eau relève un certain nombre de difficultés dans la définition des seuils sécheresse pour les eaux souterraines dans l’arrêté cadre :

• Pour quatre piézomètres, les seuils de crise ne sont pas définis (Tableau 1).

• Les niveaux de Vigilance retenus dans l'arrêté cadre sécheresse sont les normales saisonnières pour l'ensemble des forages alors que les durées des chroniques disponibles


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ne sont pas suffisantes pour les fixer. Il est nécessaire de les recalculer chaque année avec les nouvelles données disponibles.

• Les valeurs retenues pour les seuils de crise ne sont pas toujours les minimums historiques.

• Les liens entre la piézométrie et les phénomènes de salinisation ne sont pas caractérisés.

• Les seuils de crise et crise grave manquent d’homogénéité : les seuils de certains piézomètres sont supérieurs aux niveaux quinquennal ou décennal sec alors que pour d’autres piézomètres les seuils sont inférieurs au niveau décennal sec.

3.3 PROPOSITIONS DE L'OFFICE DE L'EAU

Dans le but de faire évoluer l’arrêté cadre, l’Office de l’Eau fait les propositions suivantes pour les eaux souterraines :

• Des piézomètres additionnels pourraient être utilisés pour définir les seuils sécheresse (3 piézomètres pour la région nord, 2 piézomètres pour la région ouest, 2 piézomètres pour la région sud).

• L’utilisation de fréquences de retour (par exemple niveau piézométrique quinquennal sec ou décennal sec) pour définir les seuils de sécheresse plutôt que les minimums historiques.

• La variable de comparaison proposée est le minimum (ou la moyenne) décadaire (Figure 23 de la note).

• Dans le cas où plusieurs piézomètres sont utilisés pour caractériser le seuil sécheresse d’un même aquifère, il faut définir un nombre minimum de piézomètres ayant atteint le seuil pour activer l’état de sécheresse (par exemple 50% des piézomètres sous le seuil implique l’activation).


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4. Avis du BRGM

4.1 CHOIX DES PIEZOMETRES

Le choix des piézomètres pour l’établissement des seuils sécheresse est une étape critique. Il s’agit d’identifier le piézomètre (ou le groupe de piézomètres) représentatif de la nappe pour lequel les seuils sécheresse doivent être définis. Le piézomètre ne doit pas être sous l’influence directe des pompages mais doit être sensible aux impacts des prélèvements et de la recharge. Dans le cas d’aquifères hétérogènes (p.ex. milieu géologique discontinu tel que dans les formations volcaniques), un groupe de piézomètres sera a priori plus représentatif qu’un seul piézomètre se limitant à un compartiment de l’aquifère.

Bien que la représentativité des piézomètres ait été prise en compte, il semble que les piézomètres retenus pour les seuils sécheresse de la Réunion aient été choisis essentiellement sur des critères de qualité de la chronique piézométrique (durée de la chronique, continuité des données). Les piézomètres additionnels proposés dans la note de l’Office de l’Eau 2011 semblent également choisis selon ces mêmes critères.

Dans le cas où le réseau piézométrique pour les seuils sécheresse serait révisé, il est recommandé d’établir le choix des piézomètres de manière explicite en utilisant les critères suivants :

• La qualité et la durée de la chronique piézométrique.

• La représentativité du piézomètre du point de vue hydrogéologique ; l’intérêt de l’utilisation ou non de plusieurs piézomètres pour le suivi d’une même masse d’eau peut être validée par une approche statistique (corrélogramme croisé des chroniques par exemple). Cette méthode peut permettre de mettre en évidence une homogénéité ou à l’inverse une hétérogénéité de la dynamique des nappes. La question de la représentativité d’un piézomètre est liée à celle de la finalité de son utilisation : le choix du ou des piézomètres ne sera pas le même si l’on s’intéresse à la problématique de l’intrusion saline ou s’il s’agit d’une question quantitative d’ordre général à l’échelle de la masse d’eau.

• La pérennité des piézomètres retenus doit être garantie. Sous réserve d’applicabilité à la Réunion, la réflexion actuellement menée par le groupe de travail Eaux souterraines à l’instigation du MEDDTL (Annexe 1) peut servir de base pour expliciter ce critère.

En analysant les données existantes pour un certain nombre de piézomètres de la côte ouest, Aunay & de Broch d’Hotelans (2010) montrent qu’il n’existe pas de corrélation significative entre les niveaux piézométriques et la conductivité électrique à quelques exceptions près. Ils concluent que le risque de salinisation peut donc subsister malgré une charge piézométrique supérieure à une cote d’alerte sécheresse.

Il semble donc essentiel de maintenir des piézomètres dans le réseau de surveillance pour le suivi de la salinité dans le cas des nappes côtières vulnérables aux intrusions marines (côte ouest par exemple, Annexe 2). Pour ces nappes, une approche serait de procéder à la délimitation des zones à enjeu (partie de la nappe alimentant les captages AEP, les captages industriels stratégiques, voire les captages pour l’irrigation) puis de choisir des piézomètres en aval de ces zones pour le suivi de la salinité et le déclenchement d’alerte en anticipation d’une augmentation de salinité dans les zones à enjeu de la nappe.


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4.2 DEFINITION DES SEUILS SECHERESSE

Concernant le choix des valeurs seuil, celui du seuil de vigilance présente la caractéristique d'être statistiquement en état de vigilance une année sur deux. Statistiquement, le citoyen réunionnais sera donc informé une année sur deux d’un risque de pénurie d’eau, ce qui peut le conduire à terme à se sentir sur-sensibilisé de la part de l’Etat. A défaut de modifier ce seuil pour l’ensemble de l’île, une distinction entre les côtes Est et Ouest pourrait être envisagée.

La méthodologie choisie pour la détermination des seuils sécheresse de l’arrêté cadre du 23 octobre 2006 est basée sur la recherche de seuils historiques. Celle proposée par l’Office de l’Eau dans sa note de juin 2011 est le calcul statistique des temps de retour (étude fréquentielle).

Ces deux méthodologies sont adaptées à la détermination d’indicateurs piézométriques de gestion (seuils sécheresse dans le cas présent) (Seguin et al. 2009) pour autant que la qualité des données le permette.

Il convient donc de formaliser l'analyse critique des données disponible à l'Office de l'eau pour s’assurer de leur fiabilité (filtrer les données erronées) et de s’assurer qu’elles n’ont pas été influencées par un changement majeur dans le comportement de l’aquifère (prélèvements, aménagement sur les eaux de surface, recharge artificielle, modifications sur le bassin versant impactant la recharge, effet du changement climatique).

Concernant le changement climatique, le rapport Aunay & de Broch d’Hotelans (2010) présente l’évolution des précipitations sur 40 ans sur l’île de la Réunion (carte établie par MétéoFrance) : une baisse de 35% de la pluie annuelle est signifiée sur certains postes de la partie occidentale de l’île, ce qui n’est sans doute pas sans conséquence sur la variation du niveau piézométrique. Ceci peut conduire à s’interroger sur l’utilisation d’une chronique dans sa totalité ou uniquement par exemple sur les dix dernières années. En tout état de cause, la recherche d’un biais éventuel dans les chroniques piézométriques semble indispensable.

La durée de la chronique piézométrique nécessaire pour la détermination statistique des temps de retour dépend de l’inertie/réactivité de l’aquifère. Cette réactivité du niveau de l’eau dans les piézomètres est fonction du contexte hydrogéologique. A titre d’exemple, trois chroniques acquises dans des contextes différents sont présentées en Annexe 3 (Seguin, 2006) : le premier cas présente une chronique piézométrique à forte réactivité avec des cycles saisonniers marqués (Dancevoir), le cas suivant illustre une situation intermédiaire (Senlis-le-sec), tandis que le dernier cas montre une chronique où les fluctuations saisonnières sont presque absentes (forte inertie, Omiécourt).

Cette différence d’inertie conduit à devoir considérer, pour l’analyse, des durées de chroniques plus ou moins longues, bien qu’il faille garder à l’esprit que plus la chronique sera longue et meilleure sera l’analyse que l’on pourra en faire : une chronique de 30 ans est recommandée pour des nappes à fluctuations saisonnières alors qu’une chronique plus longue sera nécessaire pour le cas de nappes plus inertielles. Cette contrainte provient de la nécessité de disposer d’un échantillon de valeurs suffisamment important pour lui donner une valeur statistique. Pour mémoire, on acquiert une valeur de moyenne mensuelle indépendante, statistiquement parlant, par an dans le cas d’une nappe à fluctuations saisonnières, tandis que l’on n’aura qu’une seule valeur indépendante statistiquement parlant par tranche de 5 ans dans le cas d’une nappe à fluctuations pluriannuelles présentant des cycles de 5 ans. Dans le cas d’une nappe à fluctuations saisonnières, 30 années vont donc permettre de disposer de 30 valeurs qui doivent être mises en regard de la fréquence que l’on souhaite dégager : 10 ans sec, 20 ans sec, etc.

Néanmoins et en pratique, des chroniques plus courtes sont utilisées : une utilisation des chroniques piézométriques non ou faiblement inertielles est faite à partir de 20, voire 10 années de données. Dans ce cas, les valeurs statistiques de référence sont à réviser régulièrement.

Trois méthodes peuvent être utilisées pour caractériser l’inertie des nappes (Seguin et al. 2009) : le temps de demi-décroissance des niveaux (outil analytique), l’auto-corrélation (outil d’analyse


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des séries temporelles), et les réponses impulsionnelles et le temps de transit moyen (traitement du « signal »).

Dans sa note, l’Office de l’Eau propose l’utilisation du minimum ou de la moyenne décadaire comme variable de comparaison. D’un point de vue statistique, la valeur médiane décadaire peut s’avérer plus appropriée car moins influencée par les valeurs extrêmes pouvant résulter de mesures erronées ou d’une influence ponctuelle liée par exemple à un pompage. La méthodologie utilisée pour l’établissement des seuils sécheresses se limite à la ressource en eau souterraine (cf. note technique du 20 avril 2006), c'est-à-dire qu’elle n’intègre pas la notion de contraintes sur la ressource telle que :

- le maintien d’un écoulement minimal dans les cours d’eau en lien avec la nappe. Il s’agit de la contrainte la plus fréquente utilisée en France métropolitaine : un débit objectif d’étiage (basé par exemple sur un débit minimum biologique) est défini pour un cours d’eau donné et un niveau minimum de la nappe est estimé en référence à cette contrainte de maintien d’un débit dans le cours d’eau (Annexe 4) ; C'est moins le cas à La Réunion, où les influences nappe-rivière sont très locales (Rivière des pluies par exemple).

- le maintien d’un niveau minimum dans la nappe afin d’éviter une modification des sens d’écoulement ou un ralentissement des flux naturels. Ce type de configuration est rencontré dans le cadre :

o de la gestion du biseau salé, pour laquelle il est par exemple souvent nécessaire de ne pas rabattre le niveau de la nappe sous le niveau moyen de la mer.

o de la gestion d’une nappe captive, dans la mesure où l’on peut souhaiter maintenir ce caractère captif afin de ne pas induire une modification de la chimie des eaux (oxydation) ou une baisse de pression sensible au sein du réservoir ;

o de la nécessité de maintenir une pression suffisante dans un aquifère afin d’empêcher des venues d’eau d’autres aquifères contaminés ou présentant une minéralisation non compatible avec l’exploitation des eaux (cas de drainance entre aquifères en lien par exemple avec des formations évaporitiques - gypse par exemple).

Dans le cas d’une révision des seuils sécheresse, la prise en compte des contraintes existantes sur les différentes masses d’eau est généralement encouragée. Elle permet en effet de faire un lien explicite entre les seuils et les impacts sur les masses d’eau, notamment les eaux de surface. Une telle démarche nécessite toutefois une bonne connaissance hydrogéologique des systèmes d’un point de vue quantitatif (échange nappe-eaux de surface, prélèvements, recharge) et qualitatif (position du biseau salé, dynamique du biseau).

Dans le cas de l’île de la Réunion, les relations de charges hydrauliques entre les eaux de surface et les eaux souterraines demeurent néanmoins limitées et la prise en compte d’une telle contrainte sans doute délicate.

Pour conclure, la proposition de l’Office de l’Eau consistant à définir des seuils sur une base statistique est tout à fait envisageable dans la mesure où l’on dispose d’un échantillon statistique non biaisé suffisamment long (voir tableau 1). Pour répondre à cette question, une étude hydrogéologique sommaire de ces chroniques serait nécessaire. Cependant, il semblerait intéressant, en préalable à la révision des seuils et du choix de la méthode adoptée, de mener – si cela n’a pas déjà été réalisé – un retour d’expérience sur la période 2006-2011 de l’utilisation de ces indicateurs. En effet, il s’agit avant tout de disposer d’une méthode fonctionnelle et cohérente avec les observations voire, le cas échéant, les déficits en eaux souterraines observés lors de ces dernières années. Le bon fonctionnement d’un système basé sur une approche empirique peut s’avérer satisfaisant. A cet égard, un retour d‘expérience de l’utilisation de ces seuils serait très utile. Il consisterait notamment à mettre en regard les périodes de dépassement des seuils et les


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observations de terrain conduits sur les mêmes périodes de temps. A l’inverse, des assèchements d’ouvrage ont-ils été observés alors que les indicateurs n’étaient pas passés en crise. Dans ce cas, ces assèchements sont-ils liés à une surexploitation locale ?

4.3 DECLENCHEMENT DE L’ALERTE SECHERESSE

D’un point de vue pratique, il s’agit de fiabiliser le déclenchement des alertes sécheresses. Pour cela un retour d’expérience sur l’application de l’arrêté cadre serait utile. D’un point de vue temporel, les critères de déclenchement peuvent s’énoncer de la manière suivante :

• Déclenchement de l’alerte si la variable de comparaison passe sous le seuil x fois pendant y périodes de temps ;

• Déclenchement de l’alerte si la variable de comparaison reste sous le seuil depuis z périodes de temps.

La problématique du critère de déclenchement est liée à celle de l’inertie des nappes. Dans le cas d’une nappe fortement inertielle, la mesure d’un niveau et une tendance peuvent suffire à prévoir une évolution. A l’inverse, dans le cas de nappes réactives (comme cela semble être le cas pour le forage de Petite plaine (Figure 12 de la note), ces éléments ne suffisent pas toujours dans la mesure où une remontée rapide du niveau n’est pas à exclure, y compris sur des périodes de basses eaux, Dans ce cas, la robustesse de la « prévision » devient faible. En conséquence, on peut envisager des critères de déclenchement différents selon l’inertie du système : plus la réactivité est importante et plus il peut s’avérer nécessaire de confirmer le dépassement du seuil sur une période plus longue. A La Réunion, les nappes sont peu inertielles : inertie inférieure à un an et très souvent à 4 mois.

Le choix du critère de déclenchement peut le cas échéant s’appuyer sur une approche empirique : pour un seuil donné à un piézomètre, combien de déclenchement aurait été effectué annuellement sur l’ensemble de sa chronique et pour quelle durée. La quantification de ces déclenchements est à mettre en regard de l’état des ressources en eau souterraine et de la sévérité des restrictions d’usage mises en œuvre.

D’un point de vue spatial, il est difficile de se prononcer en l’absence d’un retour d’expérience sur les seuils et la définition de ces seuils spatialisés. Le principe d’un déclenchement si plus de 50% des stations situées sur une masse d’eau ont atteint leur niveau d’alerte est envisageable mais non confirmable en l’état.

Pour mémoire, il pourrait aussi être envisageable de bâtir un indicateur piézométrique global par masse d’eau et par le moyen d’une somme pondérée de niveaux émanant de plusieurs chroniques piézométriques (cas des indicateurs de la nappe de Beauce ou de l’Albien par exemple).

5. Conclusions

Sur la base de la note de l’Office de l’Eau sur l’élaboration des seuils sécheresse de juin 2011 et des considérations méthodologiques sur la mise en place d’indicateurs piézométriques, le BRGM estime que les seuils sécheresse pour les eaux souterraines tels que définis par l’arrêté cadre du 23 octobre 2006 nécessiteraient d’être révisés sur les points suivants :

Sélection des piézomètres

Le choix des piézomètres doit inclure à la fois des critères : 1) de qualité de la chronique piézométrique, 2) de représentativité d’un point de vue hydrogéologique et 3) de pérennité. L’évaluation de la qualité de la chronique doit inclure l’analyse potentielle de biais et l’adéquation


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de la durée de la chronique en regard du fonctionnement inertiel ou fluctuant de la nappe. La représentativité du piézomètre est liée à la finalité de l’utilisation (quantitatif, intrusion saline, etc.).

La détermination du nombre de piézomètres nécessaires par masse d’eau dépend de critères hydrogéologiques (p.ex. compartimentation de l’aquifère) et peut être testé par une analyse statistique (corrélogrammes croisés). Pour les masses d’eau vulnérables à la salinisation (présence d’un biseau salé), il est recommandé d’inclure dans le réseau piézométrique des points de mesure de la conductivité électrique en aval des captages stratégiques.

Détermination des seuils sécheresse

Il semble intéressant, en préalable à la révision des seuils et du choix de la méthode adoptée, de mener – si cela n’a pas déjà été réalisé – un retour d’expérience sur la période 2006-2011 de l’utilisation des indicateurs existants. En effet, la méthode actuelle basée sur une approche empirique (données historiques) peut s’avérer satisfaisante si elle a bien fonctionné depuis sa mise en application.

Si ce n’est pas le cas, la proposition de l’Office de l’Eau consistant à définir des seuils sur une base statistique est tout à fait envisageable dans la mesure où l’on dispose d’un échantillon statistique non biaisé suffisamment long à mettre en regard du caractère inertiel ou réactif des masses d’eau. Pour ce faire une étude hydrogéologique sommaire des chroniques semble nécessaire.

Une réflexion sur les contraintes existantes sur les masses d’eau (écoulement de base des cours d’eau, biseau salé, prélèvements) devrait être menée conjointement à la détermination des seuils. Cela permettrait de fixer les seuils sur des critères explicites de gestion de la ressource.

La détermination du seuil de vigilance sur la base des normales saisonnières1 pourrait mériter révision car cela conduit statistiquement à déclencher l’état de vigilance une année sur deux avec le risque de sur-sensibiliser la population.

La variable de comparaison recommandée est la valeur médiane décadaire.

Critères de déclenchement

La problématique du critère de déclenchement est liée à celle de l’inertie des nappes. En conséquence, on peut envisager des critères de déclenchement différents selon l’inertie du système : plus la réactivité est importante et plus il peut s’avérer nécessaire de confirmer le dépassement du seuil sur une période plus longue.

Le choix du critère de déclenchement peut le cas échéant s’appuyer sur une approche empirique : pour un seuil donné à un piézomètre, combien de déclenchement aurait été effectué annuellement sur l’ensemble de sa chronique et pour quelle durée. La quantification de ces déclenchements est à mettre en regard de l’état des ressources en eau souterraine et de la sévérité des restrictions d’usage mises en œuvre.

1 Les analyses fréquentielles sont réalisées (Office de l'eau), mais non publiées.


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6. Bibliographie

Aunay, B., de Broch d’Hotelans, R. 2010. Montée du niveau marin induite par le changement climatique. Phase 1 – Diagnostic préalable aux conséquences sur l’intrusion saline dans les aquifères côtiers de la Réunion. BRGM/RP-59049-FR.

Bonnier J. (2011) – Note sur l'élaboration des seuils sécheresse. Note Office de l'eau.

Seguin, J-J., avec la collaboration de Gomez, E., Wuilleumier, A. 2009. Les indicateurs piézométriques. Un outil dans la gestion des hydrosystèmes. Orientations méthodologiques. BRGM/RP-58139-FR.

Seguin, J-J., Wuilleumier, A. 2006. Exploitabilité des ressources en eaux souterraines en France. Résistance à la sécheresse des principaux aquifères à nappe libre. BRGM/RP-55188-FR.


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7. Annexes


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Annexe 1 : Recherche de critères de pérennité d’un piézomètre Le groupe de travail Eaux souterraines animé par le Direction de l’Eau et de la Biodiversité du MEDDTL conduit une réflexion sur la définition de critères de pérennité d’un piézomètre. Sans pour autant définir une règle automatisée de calcul, la pérennité d’un ouvrage est vue au travers de dix facteurs, classés en quatre catégories. Les éléments figurant ci-dessous ont été validés lors de la réunion du 29 septembre 2011 de ce groupe de travail. Le groupe de travail poursuit sa réflexion en 2011.

Les quatre familles de facteurs pris en compte sont : ‐ A/ l’état général de l’ouvrage ; ‐ B/ l’environnement de l’ouvrage ; ‐ C/ l’aspect foncier ; ‐ D/ le risque pour les personnes.

La subdivision de ces familles et leur gamme de caractérisation est présentée dans les tableaux ci-après :

Etat de l'ouvrage BonMoyenMauvais

Etat et protection de la tête de l'ouvrage BonMoyenMauvais

Risque d'assecNonOui

Etat général de l'ouvrage

Type d'accord LoyerPropriétaire parcellePublicPrivé

Propriétaire ouvragePublicPrivé

Bail emphithéotiqueConvention avec servitudesConvention sans servitudesAccord écritAccord verbal

OuiNon

Aspect foncierPropiétaire

Risque pour les personnesouinon

L’absence de quantification de la pérennité repose sur la difficulté de hiérarchiser un contexte plutôt qu’un autre. Ainsi, si l’on préfèrera en règle générale un piézomètre appartenant à un organisme public et situé sur une parcelle en domaine public, un environnement particulièrement dégradé peut conduire à lui préférer un piézomètre appartenant à un particulier dont l’environnement est bon. Ce d’autant plus si la chronique de données déjà disponible sur l’ouvrage est pluri-décennale.

Il est bien entendu par ailleurs que le piézomètre doit répondre aux exigences de la réglementation ; en particulier, il se doit par exemple de ne capter qu’un seul aquifère.

Contexte environnemental lié au risque de détérioration de l'ouvrageBonMoyenMauvais

Risque de vandalismeFaibleMoyenFort, répété

Environnement de l'ouvrage


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Annexe 2 : Localisation des secteurs où une salinisation des aquifères est observée (Aunay 2010)


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Annexe 3 : Chroniques piézométriques acquises dans des contextes hydrogéologiques différents


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Annexe 4 : Bassin de la Somme-Soude : définition de seuils piézométriques (in Seguin et al. 2009)

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